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有機太陽能電池的柔性特征和該工作主要結果

       南開大學陳永勝教授團隊和中科院國家納米科學中心丁黎明研究員等合作在有機太陽能電池領域研究中獲突破性進展。他們設計和制備的具有高效、寬光譜吸收特性的疊層有機太陽能電池材料和器件，實現了17.3%的光電轉化效率，刷新了目前文獻報道的有機/高分子太陽能電池光電轉化效率的世界最高紀錄。這一最新成果讓有機太陽能電池距離產業化更近一步。

 

       該研究的論文在線發表于國際頂級學術期刊《科學》（Science）上。

 

       有機太陽能電池是解決環境污染、能源危機的有效途徑之一，其在質輕、柔軟、半透明、可大面積低成本印刷、環境友好等方面都遠遠優于傳統太陽能電池，被認為是具有重大產業前景的新一代綠色能源技術。然而，實現高效率的太陽能電能轉化是有機太陽能電池研究的核心難題。雖然近年來有機太陽能電池研究獲得了迅猛發展，實現了14%~15%的光電轉化效率，但仍遠遠落后于其它主要以無機材料（如硅）為主的太陽能電池轉化效率。

 

      “主要原因在于，有機高分子材料本身較低的載流子遷移率限制了活性層厚度，因此太陽光不能夠獲得充分和有效的利用。”陳永勝教授說。

 

      據介紹，疊層太陽能電池不僅可以克服上述難題，還可以充分發揮有機和高分子材料結構和性質優良的可調性特征，通過疊層電池中前后電池中活性材料互補的光吸收，更有效地利用太陽光，從而實現更高的能量轉換效率。
       陳永勝教授團隊與中科院國家納米科學中心丁黎明研究員、華南理工大學葉軒立教授研究團隊合作，首先利用半經驗模型，從理論上預測了有機太陽能電池實際可以達到的最高效率和理想活性層材料的參數要求。在此基礎上，他們以在可見光區域和近紅外區域具有良好互補吸收的PBDB-T:F-M和PTB7-Th:O6T-4F:PC71BM分別作為前電池和后電池的活性層材料，采用成本低廉與工業化生產兼容的溶液加工方法制備得到了高效的有機太陽能墊層器件，獲得了17.3%的驗證效率。